2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an efficient and low cost diagnostic method for soundness of bridges by optical measurement method without temporary scaffolding
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17H03298
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
松田 浩 長崎大学, 工学研究科, 教授 (20157324)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 謙二 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (20575394)
奥松 俊博 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (30346928)
西川 貴文 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (50512076)
森田 千尋 宮崎大学, 工学部, 教授 (60230124)
山口 浩平 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (60336013)
伊藤 幸広 佐賀大学, 理工学部, 教授 (90223198)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | SfM3D写真計測 / ３Dレーザースキャナー / 画像解析 / たわみ計測 / ひずみ計測 / デジタル画像相関法 / 構造同定 / ひび割れ図化システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、目視点検ですら容易でない海洋渡海橋、仮設足場の設置が困難な跨線橋や跨道橋等を対象とし、これまで開発・実用化されてきた3次元写真計測（SfM：Structure from Motion）、3Dレーザースキャナー、無人飛行体（ドローン）、ギガピクセル画像、画像解析技術などの種々の先進的なICRT技術を活用・発展させ、従来手法よりも効率的、効果的で、低コスト、高信頼性を有する橋梁点検手法を提示することを目的としたものである。将来的には近接目視点検の代替となり得るような橋梁点検手法の開発を目標としている。
そのために、2017年度に実施した高縄手橋（長崎河川国道事務所）点検結果を検証するとともに、同橋の撤去切断桁の載荷試験において先端技術を用いた計測技術を適用し、その有効性と有用性について検証した。さらに、砂川橋（熊本河川国道事務所）、鬼橋（大村市）、三杉大橋（長崎県）を対象として、SIPインフラ開発技術等を用いてフィールド実証試験を実施し、それら機器による点検の手法及び結果の有効性と有用性について検証した。
具体的には、従来手法よりも効率的、効果的で、低コスト、高信頼度の橋梁点検の要素技術として、①蝶型マーカーを用いたデジタルカメラによる橋梁の動的計測法、②高フレームレート望遠カメラを用いてトラス模型の変位・振動計測法に関して、それらの使用法や精度を検証した。さらに、橋梁維持管理システムとして、③鋼橋の塗膜劣化やボルト抜落ち、コンクリート橋のひび割れや浮き・剥離などを付与した3次元外観劣化情報システムの構築、④実計測による剛性および振動特性の評価と、3D有限要素解析によるリスク評価に基づく橋梁モニタリング手法を構築し、現場フィールド試験を実施し、その有効性と有用性を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)2017年度に実施した高縄手橋（長崎県）点検結果を検証し、その有効性について検証した。また、砂川橋（熊本県）、鬼橋（大村市）、三杉大橋（長崎県）を対象として、SIPインフラ開発技術等を用いてフィールド実証試験を実施し、点検の手法及び結果の有効性と有用性について検証した。3Dレーザースキャナーと3D写真計測を用いて3次元形状計測を実施し、十分な精度が得られることを検証した。デジタルカメラ及びサンプリングモアレカメラによる橋梁たわみ計測は、従来の変位計による計測法と比較し十分な精度が得られることを確認した。コンクリートのひび割れ画像から木構造フィルタと機械学習を用いてひび割れ自動抽出・描画システムを開発した。
(2)高縄手橋の撤去切断桁の載荷試験において、デジタル画像計測法（DICM）、サンプリングモアレ法等を用いた計測技術を適用し、従来の計測技術による計測値と比較検討し、同等の精度が得られることを確認した。
(3)水無川橋（鋼トラス橋）では、加速度計、LDV、無線LAN速度計を用いて振動計測し、いずれも同じ計測値であることを確認した。また、3D計測データを用いて3次元FE解析を実施し、構造同定を行うとともに、模擬欠陥を想定した解析を実施し、たわみ影響線変化率を用いることにより欠陥箇所を特定できることを確認した。また、高フレームレート望遠カメラを用いてトラス模型の変位・振動計測法を用いて振動試験を実施し、その使用法や精度を検証した。
(4)デジタル写真による橋梁たわみ計測法に関しては、2種類のカメラレンズを用いて計測距離40m～100mでの計測結果の精度および有用性を確認し、さらに動的計測法について精度および有用性を検証した。
2018年度は以上ような実証試験を実施し、本研究はほぼ順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで提案している次の新しい計測法、①蝶型マーカーを用いたデジタルカメラ及び高フレームレート望遠カメラによる橋梁たわみ計測法、②デジタル画像相関法（DICM）による劣化情報検知、③鋼橋の塗膜劣化やボルト抜落ち、コンクリート橋のひび割れなどを付与した3次元外観劣化情報システム、④実計測による剛性評価と3次元有限要素解析によるリスク評価に基づく橋梁モニタリング手法等々について、従来計測手法と比較することにより、これらの手法が効率的、効果的で、低コスト、高信頼性を有する橋梁点検手法であることをフィールド実証試験において検証する。また、高縄手橋の撤去切断桁の載荷試験の耐荷力を有限要素解析により検証し、経年劣化や損傷を想定した3DFE解析を実施し、RC桁の劣化と剛性評価法などの基礎データと蓄積する。
さらに、橋梁点検ロボットカメラやドローンを用いた損傷の画像撮影試行と現場適用性の検証本研究の有効性と有用性を検証するとともに、SIPインフラやNEDOや国交省建設技術開発研究助成等で開発された計測方法を用いてフィールド実証試験を実施し、フィールド実証試験で取得されたデータの解析と分析を行い、橋梁定期点検要領の26 損傷に対応する革新的先端技術による点検法の確立し、点検結果に基づく健全度評価（長崎県方式及び国交省方式）を行い、それらの結果に基づく橋梁診断エキスパートシステムを構築し、人工知能（AI）を用いた自動診断支援システムの開発を目標とする。
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